Henry Cavendish


Henry Cavendish

Henry Cavendish

Henry Cavendish (* 10. Oktober 1731 in Nizza; † 24. Februar 1810 in London) war ein britischer Naturwissenschaftler. Bekannt ist er vor allem für die Entdeckung des Elements Wasserstoff und der ersten experimentellen Ermittlung der mittleren Dichte der Erde, welche in weiterer Folge die Bestimmung der Gravitationskonstanten ermöglichte.

Leben

Henry Cavendish war der Sohn von Lord Charles Cavendish (ein Sohn von William Cavendish, 2. Duke of Devonshire, 1704–1783), und Lady Anne Grey, Tochter von Henry Grey, 1. Duke of Kent. Die Familie Cavendish gehörte zum alteingesessenen Adel und war mit vielen anderen bedeutenden Adelsfamilien in Großbritannien eng verbunden. Seine Mutter starb 1733 nach der Geburt seines Bruders Frederick (1733–1812).

Im Alter von 11 Jahren war Cavendish ein Schüler von Newcome's School in Hackney, eine der größten und anerkanntesten Privatschulen des 18. Jahrhunderts. Anschließend besuchte er von 1749 bis 1753 die University of Cambridge, ohne einen Abschluss zu machen. Seine erste wissenschaftliche Arbeit erschien im Jahre 1766 und trug den Titel Experiments on Factitious Airs („künstliche Luftarten“, d. h. durch chemische Reaktionen dargestellte Gase). Nach einer Reise mit seinem Bruder Frederick durch Europa lebte er zusammen mit seinem Vater bis zu dessen Tod 1783 in Soho (London). Während dieser Zeit führte er seine elektrischen und die meisten chemischen Forschungen durch. Er begann dabei als Assistent seines Vaters, der selbst wissenschaftliche Experimente durchführte. Mit 40 Jahren erbte Henry Cavendish ein großes Vermögen, das es ihm ermöglichte, seine wissenschaftlichen Studien weiterzuführen. Nach dem Tod seines Vaters zog er in eine Villa nach Clapham Common, wo er ein großes Experimentierlabor und eine Bibliothek einrichtete. Abgesehen davon änderte sich durch die Erbschaft kaum etwas an seinem bescheidenen Lebensstil.

Cavendish legte ein exzentrisches Verhalten an den Tag. Frauen und Fremden gegenüber war er äußerst schüchtern und er vermied es, mit ihnen überhaupt zu sprechen. Er war ein großgewachsener Mann mit einer schrillen, dünnen Stimme und trug als Kleidung einen abgetragenen, verblassten, violetten Samtanzug und einen Dreispitz aus dem vorherigen Jahrhundert. Er war ein wortkarger Einzelgänger. Seinem Haushälter gab er Anweisungen in schriftlicher Form. Die einzige soziale Verpflichtung, die er einging, war die Mitgliedschaft im Royal Society Club, dessen Treffen er regelmäßig besuchte. Einer seiner wichtigsten Mitarbeiter war Charles Blagden, der bei einer Vielzahl seiner Experimente beteiligt war. Auch existiert eine intensive Korrespondenz zwischen den beiden Wissenschaftlern.[1]

Cavendish führte unzählige wissenschaftliche Studien und Experimente durch, von denen allerdings die meisten zu seinen Lebzeiten unveröffentlicht blieben. Während seines ganzen Lebens hat er nur 20 Artikel und kein einziges Buch veröffentlicht. Erst lange nach seinem Tod, gegen Ende des 19. Jahrhunderts, beschäftigte sich James Clerk Maxwell mit den Forschungen von Cavendish und erkannte, dass viele wissenschaftliche Errungenschaften von Henry Cavendish bereits vorweggenommen worden waren, so zum Beispiel das Ohmsche Gesetz, das Dalton-Gesetz, das Gesetz von Gay-Lussac und die Prinzipien der elektrischen Leitfähigkeit.

Cavendish starb 1810 in seinem 78. Lebensjahr. Er wurde in der Kathedrale von Derby begraben und hinterließ seinen Verwandten ein großes Vermögen. Der Wissenschaft vermachte er kein Geld, was seine Erben später korrigierten, indem sie 1871 Geld zum Aufbau des Cavendish-Laboratorium genannten Physik-Fachbereichs der University of Cambridge stifteten.

Der Mondkrater Cavendish ist nach ihm benannt.

Werk

Cavendishs Apparat zum Erzeugen und Sammeln des Wasserstoffs

Entdeckung des Wasserstoffs

Zu seinen wichtigsten wissenschaftlichen Beiträgen zählen die Entdeckung des Wasserstoffs (1766) und die Erkenntnis, dass Wasserstoff (mit Sauerstoff) zu Wasser verbrennt, dass also Wasser, dessen Zusammensetzung er 1781 entdeckte, kein Element ist. Später führte Antoine Laurent de Lavoisier (1743–1794) die Versuchsreihen weiter.

Cavendish interpretierte das gewonnene Gas, inflammable air, als die Darstellung des reinen Phlogiston.[2]

Bestimmung der Gravitationskonstante

1797 führte Cavendish mit einer von John Michell entwickelten Drehwaage die erste Bestimmung der Gravitationskonstanten durch.

Die Gravitationskonstante bezeichnet die Anziehungskraft zweier punktförmiger Massen von je 1 Kilogramm in einer Entfernung von 1 Meter. Erst mit der Kenntnis von $ G $ konnten die Massen von Himmelskörpern präzise bestimmt werden.

Da sich die Masse der Erde M aus:

$ M = {1 \over G} \, g \cdot R^2 $
Cavendish-Experiment (1798)

ergibt, wobei R der Erdradius, g die Fallbeschleunigung an der Erdoberfläche ist, wurde das Experiment auch als Wiegen der Erde bezeichnet (Cavendish betitelte seinen Originalaufsatz als Bestimmung der Erddichte).

Der Geologe John Michell hatte seinen Messapparat kurz vor seinem Tod 1793 fertiggestellt, selbst aber noch keine Messungen durchgeführt. Das Prinzip der Messung stammt zwar von Michell (in seinem Aufsatz betont Cavendish, dass Michell die Idee schon vor Coulomb hatte), Cavendish verbesserte den Apparat (den er über den Cambridge-Professor Francis John Hyde Wollaston (1762–1823) von Michell „erbte“, aber dann völlig neu baute) aber wesentlich, um Störfaktoren auszuschalten, insbesondere den Einfluss kleinster Temperaturschwankungen. Zu diesem Zweck bediente und beobachtete Cavendish beispielsweise sein Experiment aus einem anderen Raum mit einem Fernrohr. Gemessen wurde die Winkel-Auslenkung eines an einem Torsionsfaden aufgehängten Balkens, an dessen zwei Enden sich kleine Bleikugeln befanden, die von sich in unmittelbarer Nähe befindlichen größeren Bleikugeln angezogen wurden. Die Kraft wurde nach dem Hookeschen Gesetz proportional zum Auslenkungswinkel angenommen, mit dem Torsionskoeffizienten als Proportionalitätsfaktor. Letzterer wurde aus der Eigenschwingungsperiode des am Torsionsfaden aufgehängten Balkens bestimmt.

Werke (Auswahl)

  • Henry Cavendish: An Attempt to Explain Some of the Principal Phaenomena of Electricity, by means of an Elastic Fluid: By the Honourable Henry Cavendish, F. R. S. Phil. Trans. January 1, 1771 61:584-677; doi:10.1098/rstl.1771.0056 (Volltext)
  • Henry Cavendish: Experiments to determine the Density of the Earth. Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Vol. 88 (1798), 469-526 (Volltext)

Literatur

  • Russell McCormmach, Christa Jungnickel: Cavendish: The experimental life. Bucknell, Cranbury N.J. 1999, ISBN 0-8387-5445-7.
  • Russell McCormmach: Speculative truth: Henry Cavendish, Natural philosophy and the rise of modern theoretical science. Oxford University Press, Oxford 2004, ISBN 0-19-516004-5.

Weblinks

 Commons: Henry Cavendish – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
Vorlage:Commonscat/WikiData/Difference

Einzelnachweise

  1. Blagdens Korrespondenzliste der Royal Society
  2. Martin Carrier: Cavendishs Version der Phlogistonchemie.